PCIe7.0的測試方案

隨著 PCIe 6.0 標準剛剛進入市場，PCI-SIG 組織已著手推動下一代標準——PCIe 7.0，預計將在 2025 年正式發(fā)布，持該標準的設備預計將在 2026 年問世，而大規(guī)模商用應用可能要到 2028-2029年才會普及。盡管消費級市場短期內(nèi)不會廣泛采用 PCIe 7.0，但對于AI 計算、高性能數(shù)據(jù)中心和云計算而言，它將成為未來計算架構的關鍵推動力。

作為新一代高速互連協(xié)議，PCIe 7.0 在數(shù)據(jù)速率、能效優(yōu)化和新型傳輸技術等方面實現(xiàn)了重大突破，特別是引入了光學通信連接，這將徹底改變計算基礎架構。

PCIe 7.0 的主要特性

1. 帶寬翻倍

PCIe 7.0 的核心目標是將數(shù)據(jù)傳輸速率提升至 128 GT/s，相比 PCIe 6.0 實現(xiàn)翻倍，相當于 PCIe 5.0 的四倍。在 x16 通道配置下，理論雙向帶寬可達 512 GB/s，顯著提升數(shù)據(jù)吞吐能力。這一突破對于 AI、高性能計算（HPC）等需要超高速數(shù)據(jù)交換的應用至關重要，有助于緩解數(shù)據(jù)傳輸瓶頸。

2. PAM4 信號編碼

PCIe 7.0 繼承了 PCIe 6.0 引入的 PAM4（四級脈沖幅度調(diào)制）技術，相較于傳統(tǒng)的 NRZ（二進制非歸零編碼），PAM4 在每個時鐘周期內(nèi)傳輸 2 位數(shù)據(jù)，無需大幅提高信號頻率即可提升數(shù)據(jù)傳輸速率。這種編碼方式有效提高信號效率，同時優(yōu)化通道利用率。

3. 低延遲與高可靠性

PCIe 7.0 在提升帶寬的同時，進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸延遲和可靠性，確保在高負載環(huán)境下依然能夠提供穩(wěn)定的傳輸體驗。這對實時計算、云計算、自動駕駛等對時延敏感的應用尤為關鍵。

4. 能效優(yōu)化

在提供更高性能的同時，PCIe 7.0 也注重功耗控制和能效優(yōu)化。盡管更高的傳輸速率可能會增加功耗，但單位傳輸效率（性能/功耗比）預計將顯著提升。這對于數(shù)據(jù)中心、邊緣計算等大規(guī)模部署場景有助于降低運營成本，并減少碳排放。

5. 向后兼容

PCIe 7.0 保持了與所有前代 PCIe 版本的向后兼容性，無論是舊設備插入 PCIe 7.0 插槽，還是 PCIe 7.0 設備連接至早期版本插槽，系統(tǒng)都會自動協(xié)商雙方支持的最高速率，確保平穩(wěn)升級，最大程度保護用戶投資。

6. 通道優(yōu)化與信號完整性增強

面對更高的傳輸頻率，PCIe 7.0 對信號完整性和通道設計進行了深度優(yōu)化，包括改進信號路徑設計、降低噪聲、增強誤碼率（BER）控制，以確保在更遠傳輸距離下仍能保持穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。

PCIe 7.0 的推出標志著數(shù)據(jù)傳輸技術的重大突破，同時也是對未來計算需求的前瞻性布局。通過大幅提升帶寬、降低延遲、優(yōu)化能效，PCIe 7.0 為 AI、高性能計算（HPC）、數(shù)據(jù)中心等關鍵領域的持續(xù)發(fā)展提供了強有力的支撐。

盡管消費級市場的普及可能仍需時日，但 PCIe 7.0 在服務器、數(shù)據(jù)中心等高性能應用領域的前景毋庸置疑。隨著光纖互連等前沿技術的進步，PCIe 7.0 有望突破傳統(tǒng)銅纜的物理限制，推動計算與互連技術邁向新高度。同時，它確保了 PCIe 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定演進，避免市場碎片化，并為未來更高速互連技術的發(fā)展奠定堅實基礎。

近期，是德科技也與各廠商聯(lián)合展出了基于PCIe 7.0的測試方案預研，如需了解更多有關 PCIe 7.0的解決方案，請點擊鏈接：PCIe 7.0 互連— PCIe的盡頭會是光嗎？

PCIe6.0的測試方案

在數(shù)據(jù)密集型計算和人工智能（AI）快速發(fā)展的推動下，計算機互連技術正經(jīng)歷著前所未有的變革。隨著標準的確立和技術的成熟，PCIe 6.0 已經(jīng)在全球范圍內(nèi)進入商業(yè)化落地階段。2022年1月，PCI-SIG 組織正式發(fā)布了 PCI Express 6.0（PCIe 6.0）標準，這次升級堪稱該技術自誕生以來變化最大的一次。

相較于前幾代標準，PCIe 6.0 不僅繼續(xù)提升帶寬，還在底層架構和功能特性上進行了革命性改進，使其能夠滿足未來高性能計算、數(shù)據(jù)中心、人工智能（AI）、汽車、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等領域的需求。

圖 1：PCIe 標準的發(fā)展

PCIe7.0 正在向高達 128GT/s 和 PAM4 調(diào)制的速度發(fā)展

PCIe 6.0的帶寬是 PCIe 5.0 的兩倍，達到 1024 Gb/s，最大通道數(shù)仍為 16。每個引腳的數(shù)據(jù)傳輸速率將從 PCIe 5.0 的 32 GT/s 提高到 64 GT/s。從 NRZ 到 PAM4 信號的轉(zhuǎn)變帶來了新的挑戰(zhàn)。PCIe 6.0 還向后兼容前幾代 PCIe 產(chǎn)品。PCIe 技術已部署在高性能計算、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心基礎設施、人工智能系統(tǒng)、臺式機計算、汽車應用和移動設備等各種產(chǎn)品中。

PCIe 6.0 采用 PAM4 信號編碼，使數(shù)據(jù)傳輸速率達到 64 GT/s，同時在保持向下兼容的前提下實現(xiàn)了更高帶寬。然而，這也給發(fā)射機測試帶來了全新的難題，尤其是在信號完整性和噪聲管理方面。

今天我們將帶您深入了解 PCIe 6.0發(fā)射機合規(guī)性測試的關鍵挑戰(zhàn)以及 Keysight 如何通過領先技術和自動化解決方案為工程師保駕護航。

PCIe 6.0 發(fā)射機測試（TX）的挑戰(zhàn)

PAM4 信號編碼帶來的噪聲問題

相比傳統(tǒng)的 NRZ 信號，PAM4 編碼固有地引入額外約 9 dB 的信噪比下降，這要求測試儀器必須具有極低的噪聲底和高精度測量能力。

高速信號傳輸中的通道損耗

隨著數(shù)據(jù)速率提升至 64 GT/s，高頻信號在傳輸過程中會遭受更嚴重的通道損耗和衰減，測試時需要準確捕捉并分析信號衰減與失真情況。

多速率測試要求

PCIe 6.0 不僅要求驗證最高速率下的性能，還需要在 64、32、16、8、5、2.5 GT/s 等多個速率下進行測試，確保不同場景下的發(fā)射機性能均符合規(guī)范。

硅級與系統(tǒng)級驗證難度

測試既要關注芯片內(nèi)部（硅級）的信號質(zhì)量，又要驗證整機系統(tǒng)在實際工作環(huán)境下的互聯(lián)性能，這就需要不同層次的測試方案協(xié)同工作。

這些挑戰(zhàn)促使測試設備必須具備高帶寬、低噪聲和自動化測試功能，以確保 PCIe 6.0 發(fā)射機能夠精確、穩(wěn)定地運行并順利通過 PCI-SIG 官方認證。

Keysight 的測試解決方案

Keysight 提供了一整套覆蓋從系統(tǒng)仿真到協(xié)議分析的 PCIe 6.0 到 PCIe 7.0測試方案，其中包括針對PCIe 發(fā)射機合規(guī)性測試的關鍵技術。

圖2：是德科技PCIe解決方案

對 PCIe 6.0 器件進行發(fā)射機合規(guī)性測試，需要使用示波器測量被測器件（DUT）發(fā)送的、數(shù)據(jù)速率高達 64 GT/s 的 PAM4 信號。研發(fā)工程師需要使用大帶寬示波器執(zhí)行物理層測試、數(shù)據(jù)鏈路層測試和通用互操作性測試，以確保發(fā)射機達到 PCI-SIG 認可的合規(guī)性。

圖 3：PCIe 6.0 發(fā)射端（TX）一致性測試解決方案

Keysight PCIe 6.0 發(fā)射機合規(guī)性測試解決方案包括 Keysight PCI Express 驗證許可證套件、先進信號完整性分析軟件、抖動和噪聲分析軟件，以及脈沖幅度調(diào)制分析軟件。這些軟件均在大帶寬的 Keysight UXR 系列示波器上運行。工程師需要使用一臺帶寬 > 50 GHz、采樣率不低于 256 GSa/s 的示波器，以便測試 64 GT/s 信號。開發(fā)人員可以借助這些工具自動對 PCIe 6.0 器件進行合規(guī)性測試，通過分析器件發(fā)送的 PAM4 噪聲和抖動性能，從而準確測量被測器件發(fā)送的信號，確認其符合 PCI-SIG 標準。

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